饮用水中氧化性物质的危害及处理技术研究进展

氧化性物质作为饮用水中一种特殊污染物已对人体健康产生了危害,如何有效地去除这些物质迫在眉睫。对水中氧化性物质的产生、危害及其处理技术进行总结,详述了物化处理和氢自养生物还原处理技术的原理、特点及国内外的研究进展。     

复垦铅锌矿尾砂库的植被恢复和基质演变

为探讨铅锌矿尾砂库经植物原位修复的生态恢复效果,以广西阳朔铅锌矿尾砂库综合治理示范工程为研究对象,连续3年(2018—2020)对实地观测植被恢复情况、新增植物生长情况及复垦铅锌矿库区尾砂重金属含量、土壤酶活性及理化性质的观测与测定。结果表明:尾砂库经人工种植的芒(Miscanthus sinensis)和三裂叶葛藤(Pueraria phaseoloides)2种耐性植物对尾砂中重金属存在植物稳定作用;库区植被新增物种逐年升高,且以豆科和菊科植物为主;尾砂的过氧化氢酶、脲酶与磷酸酶活性先增后减,蔗糖酶活性显著性增加;尾砂的肥力和保肥能力均有所提高,其中尾砂的总氮含量从1.14 g/kg增加到2.19 g/kg,有机碳含量从9.50 g/kg增加到21.01 g/kg。由此表明,在相似自然条件的矿山废弃地生态修复中,可考虑从葛属和蒿属的植物中筛选目标植物;植被恢复会加快尾砂库库区植物群落的次生演替;铅锌矿尾砂库经人工植被恢复能加快尾砂基质的演变,使生态系统实现自行恢复并达到良性循环。     

漓江流域含氮化合物及细菌群落特征分析

为了解漓江流域主要含氮化合物含量、来源,探究其对细菌群落结构组成的影响,于2018年1月采集水样同时检测水环境因子,利用主成分分析法对水样进行源解析,并基于高通量测序技术对水样的细菌群落结构特征进行分析,采用冗余分析方法探讨导致群落结构差异的主要驱动因素。结果表明,不同类型水体中的各形态氮含量存在差异,氮素主要来源于生活污水。流域中的三大优势菌门为变形菌门(Proteobacteria,50.16%)、拟杆菌门(Bacterodetes,18.51%)和厚壁菌门(Firmicutes,8.89%),影响细菌群落结构变化的主要驱动因素为氮污染,其中具有脱氮功能的菌门受影响较大。     

氢气压力和进水流速对氢基质生物膜反应器同步去除溴酸盐和高氯酸盐的影响

为了考察氢基质生物膜反应器(MBfR)中氢气压力和进水流速对溴酸盐(BrO_3~-)和高氯酸盐(ClO_4~-)同步去除的影响,基于短期系列实验,研究了不同氢气压力和进水流速下BrO_3~-和ClO_4~-的去除效率、去除通量、当量电子转移通量及还原反应动力学。结果表明:氢气压力从0.02 MPa提高至0.08 MPa时,BrO_3~-和ClO_4~-的去除率分别升高了12.5%和17.2%,去除通量分别升高了0.001 2 g·(m~2·d)~(-1)和0.002 g·(m~2·d)~(-1),但BrO_3~-和ClO_4~-去除率并未随氢气压力持续升高而呈线性升高趋势;当进水流速从1.0 mL·min~(-1)提高至4.0 mL·min~(-1)时,BrO_3~-和ClO_4~-的去除通量由0.005 g·(m~2·d)~(-1)和0.006 g·(m~2·d)~(-1)分别升高至0.014 g·(m~2·d)~(-1)和0.017 g·(m~2·d)~(-1),但BrO_3~-和ClO_4~-的去除率BrO_3~-和ClO_4~-的去除率明显降低;结合还原反应动力学研究,MBfR运行效能最佳的氢气压力和进水流速分别为0.04～0.06 MPa和2.0 mL·min~(-1)。生物膜当量电子转移通量分析表明,反硝化对电子供体(氢气)的竞争性抢夺比BrO_3~-和ClO_4~-还原更加激烈;还原反应动力学级数揭示了BrO_3~-和ClO_4~-还原对进水流速加快的敏感性比氢气压力变化更加强烈。为了获得更高的污染物去除效能,可以适当控制进水流速和水中共存NO_3~--N的竞争性抑制。     

氢自养反硝化菌降解水中溴酸盐和高氯酸盐的可行性研究

基于序批式摇瓶试验考察了驯化培养出的以H2为电子供体的自养反硝化菌同步还原降解溴酸盐(Br O-3)和高氯酸盐(Cl O-4)的可行性。结果表明,活性反硝化菌利用H2为电子供体可快速降解Br O-3和Cl O-4,Br-和Cl-浓度也随反应时间不断增加,反应过程中Br O-3和Cl O-4的降解速率最高可达1.1 mg/(L·d)和0.73 mg/(L·d),当反应结束时Br O-3和Cl O-4的去除率达到98.2%和96.6%;反硝化菌对NO-3的降解率可达到100%。反硝化菌灭活处理的反应器中通入H2时,Br O-3和Cl O-4去除效率仅为11.9%和8.4%,Br-和Cl-浓度没有发生明显变化。当含活性菌的反应器中通N2时,Br O-3和Cl O-4去除率分别为18%和14%,Br-和Cl-含量少量增加。结果进一步表明,驯化培养的氢自养反硝化菌能够以H2为电子供体将Br O-3和Cl O-4同步还原降解成无毒或低毒的Br-和Cl-。这将对Br O-3和Cl O-4的生物降解技术提供一种新的思路或方法。     

氢自养生物还原去除地下水中对硝基氯苯（p-NCB）的实验研究

采用批式实验讨论了氢自养还原菌在厌氧条件下,利用氢气作为电子供体还原地下水中对硝基氯苯的可行性及其影响因素。结果表明,氢自养菌能利用氢气生物还原对硝基氯苯,并产生中间产物对氯苯胺,继而进一步还原脱氯产生苯胺,该过程可提高对硝基氯苯的可生化性。对硝基氯苯在初始阶段还原速率较快,最高去除速率达到610μg/（L.d）,随后逐渐降低达到稳定。影响因素实验表明,在一定浓度范围内提高对硝基氯苯浓度对其去除率影响较小,但硝基进一步还原和脱氯效果降低;氢自养菌还原硝基氯苯的最适宜pH值在7.0~8.0之间;水中的硝酸盐和对硝基氯苯对电子供体存在竞争,硝酸盐反硝化对对硝基氯苯还原具有抑制作用。     

改性膨润土的制备及对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)的去除效果研究

本研究采用两种提纯方法并以Mg-Al、Fe-Al(1)、Fe-Al(2)聚合羟基物为改性剂对膨润土进行提纯和改性。通过对膨润土改性过程中的悬浮液浓度、柱撑温度、老化温度、老化时间等影响因素的考察,系统研究了不同制备条件对改性膨润土去除Cu~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)的效果,并通过XRD分析了提纯和改性方法对膨润土结构的影响。实验结果表明,利用六偏磷酸钠提纯后制得的Mg-Al改性膨润土对Cu~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)的去除效果较原土分别提高了24.94%、40.37%和6.80%,其主要影响因素分别为:老化时间和柱撑温度。     

氢自养生物还原去除地下水中对硝基氯苯(p-NCB)的实验研究

采用批式实验讨论了氢自养还原菌在厌氧条件下,利用氢气作为电子供体还原地下水中对硝基氯苯的可行性及其影响因素.结果表明,氢自养菌能利用氢气生物还原对硝基氯苯,并产生中间产物对氯苯胺,继而进一步还原脱氯产生苯胺,该过程可提高对硝基氯苯的可生化性.对硝基氯苯在初始阶段还原速率较快,最高去除速率达到610μg/(L·d),随后...     

基于硝酸盐缓释-功能微生物协同的污染底泥原位修复技术研究

重污染底泥原位修复常需外加大量电子受体,但大量实践表明电子受体直接投加存在作用时效短、微生物利用效率低等问题.针对该问题,开发了电子受体缓释-功能微生物协同的复合环境功能材料,并探讨了功能材料对底泥原位修复效果.结果表明:①复合功能材料〔以Ca（NO₃）₂计,下同〕仅投加5.7 g/kg时,底泥中ORP（氧化还原电位）提升了60.17%~73.96%,AVS（酸可挥发性硫化物）去除率高达90%,是其他传统原位修复材料的1倍.②相较于单独投加Ca（NO₃）₂的修复方式,复合功能材料最大可去除上覆水中33.78%的ρ（TN）,而且ρ（NH₄+-N）也降低了27.90%.③复合功能材料同时促进上覆水中TP和COD_Cr的去除,其去除率分别在78%和30%以上.④从经济成本和对环境影响的角度出发,在工程应用上宜用电子受体:固定剂:促凝剂:发泡剂:塑形剂:复合微生物菌剂:水的质量比为1:5:0.5:0.5:0.1:1:1的复合功能材料.研究显示,硝酸盐缓释-功能微生物复合材料是一种高效的重污染底泥原位修复材料,能显著提升底泥和上覆水中污染物去除效率,降低ρ（NH₄+-N）、ρ（COD_Cr）,避免上覆水体受到二次污染.      

基于缺陷重构的类芬顿光催化剂在降解染料废水中的应用

近年来,通过缺陷调控提高催化剂催化性能引起了广泛关注,而缺陷重构过程对光催化-类芬顿耦合反应的影响仍鲜有研究.本文将含铁多酸分子强耦合到富含氧空位缺陷的二氧化钛(TiO_2)光催化剂(P25)表面,考察了缺陷形成和二次重构过程对光催化-类芬顿协同催化降解有机染料活性的影响.结果表明,单氰胺复合后二次煅烧有利于H2气氛处理生成的氧空位进行空间分布重构,重构后的缺陷更为有利于TiO_2表面的光生电荷向含铁多酸分子界面转移.借助TiO_2光催化剂光生电荷分离能力的提升和类芬顿试剂活性位点的增强,缺陷重构的类芬顿光催化剂在降解亚甲基蓝染料的反应中催化活性提高了13倍.